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造纸企业污水深度处理研究

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[摘要]本文介绍了山东某造纸厂对厂内污水厂处理后污水进行深度处理各工段产生的污水收集并回用的中试研究,中试设备处理能力在2m3/h。本次中试采用“混凝沉淀→臭氧活性炭→超滤→反渗透→芬顿”作为核心处理工艺,利用污水厂处理尾水制备生产新水,浓盐水进一步降解COD后达标外排。测试结果表明:产水浊度≤0.4NTU,COD≤50mg/L,满足回用水及外排水水质要求,具有良好的推广价值。
[关键词]造纸废水;高级氧化;深度处理

1项目背景

在我国,制浆造纸工业是国民经济的重要产业之一。随着纸浆造纸工业的快速发展,其对水的使用量随之剧增,同时也带来了严重的水污染问题。造纸企业产生的废水具有CODCr浓度高、色度大的水质特点,因此为了实现造纸工业的可持续发展,将造纸废水深度处理回用具有重要的现实意义。

2中试过程

2.1进水水质本中试以山东某造纸企业内部污水厂处理尾水为原水,系统水质见表1。

2.2工艺流程通过对原水水质的分析,原水水质变化较大,适宜采用物理-化学的处理工艺流程。预处理适宜采用臭氧活性炭消毒,活性炭由于自身的疏松多孔,具有很强的吸附能力,所以用于过滤除菌,同时又能吸附很多细菌病毒;而臭氧具有强氧化性,可以破坏蛋白质结构使病毒细菌失去生理活性,所以将臭氧通入活性炭过滤器即可消毒;深度处理采用超滤-反渗透组合工艺,去除离子范围的溶质,使生产出来的新水水质达到回用要求;反渗透产生的浓水经芬顿反应,将浓水中的有机物充分“燃烧”,分解为CO2和H2O,最终达标排放。具体工艺流程见图1。

2.3中试装置设计参数针对进水水质变化较大的特点,本中试过程主要由混凝沉淀装置+臭氧活性炭装置+超滤+反渗透+芬顿装置(处理反渗透浓水)等组成,工艺系统全部由PLC控制操作,具有结构紧凑、管理简单的特点。主要设计参数见表2。

2.4中试用药情况为确保中试过程中产水指标的正常,现场人员通过小试实验,最终确定了系统加药量。2.5检测方法本次中试涉及的水质检测分析方法分别为:温度采用水银温度计法测定;pH采用电极法测定;浊度采用便携式浊度仪法测定;氯离子采用硝酸银滴定法测定;COD采用便携式COD-571快速消解法测定。

3工艺特点

(1)造纸厂废水中含有大量带电颗粒物,混凝法借助铝、铁等元素可以很好的吸附这些颗粒。而且,在污水浓度比较高的情况下,产生的絮体更大,更能提高污水的处理效果。(2)活性炭吸附柱比表面积巨大,具有很强的吸附性能,对污水的深度处理具有很好的漂白作用。而且,活性炭吸附剂具有可再生的优点,吸附容量在再生次数达到30次以上仍不会有明显损失。(3)混凝+吸附法特别适合处理成分复杂的造纸废水,经过本工艺处理后色度去除率可以达95%,且成本低,操作简便。针对本工艺,反渗透处理后产生的浓盐水采用芬顿方法进行后期处理,可以明显提高COD去除率,保证浓水达标外排。

4运行效果

中试期间每天在线监测3次并取其平均值,具体结果如下。
4.1中试系统对COD的净化效果本中试过程以污水厂处理尾水作为原水,COD≤200mg/L,经过预处理臭氧的高级氧化和混凝沉淀作用,出水COD≤50mg/L(如图2所示),满足新水水质使用要求。

4.2超滤对浊度的去除效果本中试系统深度处理过程采用中空纤维超滤技术去除水中胶体等杂质,使出水浊度稳定在0.4NTU以下,水质基本可以满足后续RO系统的要求。

4.3一级高级氧化对COD的去除效果原水经混凝沉淀作用后,高分子有机物经架桥作用形成絮体,产生的絮体被活性炭粉末截留外排。剩余有机物经由臭氧-活性炭的高级氧化作用及其过滤,使产品水COD基本稳定在40mg/L以下(如图4),此氧化过程对COD去除率保持在50%以上,最高达到93.3%,具有良好效果。

4.4二级高级氧化对反渗透浓水COD的去除效果反渗透浓水经过浓缩富集过程,COD值会有所上升,为使反渗透产生的浓水达标排放,需先经过第二次氧化作用去除较高浓度的COD,本过程采用芬顿作为高级氧化处理工艺,最终产水COD值稳定在50mg/L以下,去除率达到85%(如图5),处理效果良好,达到外排标准。

5问题与讨论

(1)受气温影响,当进水温度低于12摄氏度时,混凝效果逐渐变差,预处理产水浊度偏高。若后期混凝效果仍不理想,可通过增加混凝剂投加量或投加高分子助凝剂等措施保证出水质量,但运营成本会有所增加。(2)在测定各处理段出水COD的过程中,经多次对比在Cl-较高的情况下,采用高浓度国标方法与低浓度国标方法检测结果差距较大,相对偏差达到62.5%。这是由于高氯低COD的水质在化验过程中,Cl-产生了颜色干扰,两种国标方法具有不同的检出限,继而低浓度检测方法出现“未检出”的结果。建议在掩蔽剂相同投加量的情况下,对高浓度Cl-水样进行适当稀释,以校正检测结果。(3)由于中试设备系统缓冲较小,当总进水含铁量超标时高密度澄清池产水浊度偏高,建议增设除铁设备。

6结语

(1)本次中试采用“混凝沉淀→臭氧活性炭→超滤→反渗透→芬顿”作为核心工艺,通过实际运行表明,产水浊度≤0.4NTU,COD≤50mg/L,系统长期运行效果稳定,浓水经处理后达标外排,该工艺流程设计合理,具有良好的推广价值。(2)本中试过程采用两级高级氧化作用去除造纸废水COD,臭氧-活性炭和芬顿氧化的去除率最高达到了93.3%和85%,出水水质达到后续指标要求,氧化效果良好。(3)根据现场运行情况,建议将来在实际工程中增设除铁设备,减小铁离子对浊度的影响;合理选择COD测定方法,减小测定结果误差。

作者:李建康 单位:中冶京诚工程技术有限公司

黑龙江造纸杂志责任编辑:张雨    阅读:人次